Operaciones de Baleos

8/18/2019 Operaciones de Baleos

1/32


2/32

Una de las operaciones mas importantes durante la terminación de un

pozo petrolero es la de baleo o disparos de producción, pues laproducción de hidrocarburos depende en gran parte de su diseño y

ejecución. Este trabajo presenta una metodología para seleccionar el

sistema de baleos más adecuado en una terminación, la cual considera

los parámetros mas importantes que determinan una mejor

comunicación entre el yacimiento y el pozo.

OBJETIVO

Desarrollar una guía práctica para diseñar el sistema de baleo más

apropiado para una terminación de pozo, la misma que incluya los

aspectos más importantes tales como las condiciones previas y durante

el baleo, así como los factores que afectan el índice de productividad.

INTRODUCCION

La culminación de los trabajos en un pozo para obtener producción de

hidrocarburos es la operación de baleos o disparos, la cual consiste en

perforar la cañería de revestimiento, cemento y formación para

establecer comunicación entre el pozo y los fluidos del yacimiento.

La correcta selección del sistema de baleo es de importancia relevante

ya que de esto dependerá la productividad del pozo y la disminución de

intervenciones adicionales que implican altos costos.

TIPO DE CARGAS

A) CARGAS EXPLOSIVAS O BALAS

En un principio los baleos se realizaban con balas y aun hoy se siguenutilizando cañones con balas en formaciones blandas.

Consideramos una carga cilíndrica de explosivos de alto poder que es

detonado en un extremo, ver Fig. 1. Se genera una onda de choque

expansiva que avanza y se desarrolla axialmente a lo largo de la carga

hacia el otro extremo.

A medida que la onda de detonación pasa a través de una región en el

explosivo,la presión se eleva casi instantáneamente hasta casi 400kilobar. Este aumento de presión es importante porque provoca


3/32

incrementos inmediatos en la densidad y temperatura del explosivo sin

reaccionar exactamente detrás de la onda de detonación y así crea

reacciones explosivas posteriores.

La velocidad del hocico del proyectil se eleva acerca de 3300 pies/seg.Para casos a travéz de formaciones con menos de 2000 psi de fuerza

compresiva, las balas pueden proveer penetración profunda igual que

los baleos con tipo jet.

Elaumento considerable de temperatura casi instantánea que sucedecon el pasaje se debe principalmente a la compresión adiabática. La

máxima temperatura producida alrededor de 6000 °C, se desarrolla

dentro de la zona de reacción, en algún punto detrás del frente de onda.

Factores que afectan la performance del explosivo: Entre losdiversos factores están:

1.Las presiones de detonación y reacciones químicas asociadas con

la explosión.

2.La temperatura, densidad de masa, diámetro, tamaño de

partículas y grado de confinamiento del explosivo.

3.La estructura molecular. Peso molecular y forma cristalina del

explosivo.

La temperatura afecta la estabilidad y sensibilidad de un explosivo.

Cuando la temperatura aumenta, se suministra calor al explosivo,

necesitándose menos energía adicional para iniciar o mantener las

reacciones químicas involucradas en la descomposición y detonación.

Por tanto, por el incremento de temperatura, la sensibilidad aumenta

mientras que la estabilidad disminuye.

B) CARGAS MOLDEADAS

El componente principal de un cañón para baleo es la carga. La carga

utiliza un explosivo secundario de alto poder para propulsar una

corriente o jet de partículas metálicas de alta velocidad, que penetran el

casing, cemento y la formación. A pesar que las cargas jet llamadas

también para baleo, son de apariencia simple, verdaderos dispositivos

de precisión y deben estar cuidadosamente diseñados y fabricados para

asegurar la obtención de las características deseadas en el baleo.


4/32

Las cargas para baleo son cargas moldeadas y revestidas sobre el

explosivo, se moldea una cavidad y se reviste con un material metálico,

Fig. 2. Los componentes de las cargas moldeadas encapsuladas son:

•

La cápsula de la carga, es la carcaza o receptáculo donde sealojan otros componentes. Diseñadas para soportar altastemperaturas y presiones, las mismas están protegidas por el

carrier de las condiciones propias del pozo, deben ser resistentes

a la abrasión. Pueden ser construidos de acero maquinado, acero

en frío, aluminio fundido y cerámica.

• La camisa, recubre la masa necesaria para que el jet penetre elcasing, el cemento y la formación. La presión ejercida sobre la

camisa al momento de detonar el explosivo principal causa elcolapso de la misma y forma el jet. La forma de la camisa, su

espesor y composición influyen directamente en la profundidad,

diámetro y efectividad de la formación. La forma cónica es

utilizada en cargas de penetración profunda para producir

perforaciones largas, la forma parabólica se usa para agujero

grande para producir perforaciones de gran diámetro. En ambos

casos se denomina a la camisa como el cono. Esta desintegración

puede tener velocidades de 8000 m/seg del jet y de 2000 m/seg

de la cola o parte trasera de la camisa.

• El explosivo principal, es el que suministra la energía necesariapara producir el jet. La masa, la distribución y la velocidad de

detonación del explosivo principal afectan directamente a la

performance de la carga. Se utilizan explosivos secundarios,

granulares, de alta calidad como el RDX, HMX, HNS y PYX.

• El fulminante, o impulsor está compuesto de una pequeñacantidad de explosivo que es más sensible que el explosivo

principal. El fulminante consiste generalmente de alrededor de 1

gramo del mismo tipo de explosivo que el principal, pero en forma

granular muy fina y sin cera.

Perforadores jet para propósitos especiales:

1.Cañón con disparos selectivados.

2.Casquillo de Titanio por fuera para conos bimetálicos causan una

retardación y aumento secundario de presión en la perforación.

3.Cortina de chorro para el control de arena.


5/32

4.Perforador para penetrar solamente por tubería. La tubería, debe

ser centralizada para prevenir daño al casing.

5.El cortador tipo jet para tubing o casing, también se encuentra en

tamaños para diámetros grandes.

6.Perforadores para agujero abierto, para daños primariamentepenetrados.

El perforador de chorro a vacío es diseñado para limpiar afuera de las

perforaciones con una diferencial de presión alta dentro del cañón

transportador inmediatamente después del baleo.

EXPLOSIVOS

Las cargas para perforar la cañería dependen de los explosivos para

generar la energía necesaria y tener una penetración efectiva del casing,

cemento y formación. Por esto, el desempeño de la carga está

relacionada directamente con el desempeño del explosivo.

Debido a su enorme relación Energía – Peso se prefieren los explosivos

sobre otra fuente de energía. Los explosivos actúan rápidamente, son

confiables y pueden ser almacenados por largos periodos de tiempo.

Además, se manejan con seguridad tomando las precauciones debidas.

a.TIPOS Y CARACTERÍSTICAS

Los explosivos de acuerdo a su velocidad de reacción pueden

clasificarse en ALTOS y BAJOS.

Explosivos Bajos Explosivos Altos

Velocidad de reacción 330 –1500

m/s.

Sensibles al calor (iniciados por

flama o chispa).

Velocidad de reacción ≥ 1500

m/s.

Iniciados por calor o percusión.

Los explosivos altos que se usan mas comúnmente en la perforación de

tuberías son: Azida de plomo, Tacot, RDX, HMX, HNS, HTX y PYX.

b.SENSITIVIDAD


6/32

La sensitividad es una medida de la energía mínima, presión o potencia

requerida para iniciar un explosivo y nos refleja la facilidad con la que

puede iniciarse:

• Sensitividad al impacto: Es la altura mínima de la cual puede

dejarse caer un peso sobre el explosivo para que detone.

• Sensitividad a la chispa: Es la cantidad de energía que debe tener

una chispa para detonar un explosivo.

c.ESTABILIDAD

La estabilidad se refiere a la habilidad de un explosivo para perdurarpor largos periodos de tiempo o para soportar altas temperaturas sin

descomponerse.

Los explosivos usados en los disparos deben tener una alta estabilidad

para que puedan ser almacenados por un tiempo razonable y que

puedan operar efectivamente después de exponerse a las temperaturas

del pozo.

La gráfica de la Figura 1 ilustra la estabilidad de algunos explosivos en

función de la temperatura y el tiempo.


7/32

FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCTIVIDAD DE UN POZO

El índice de productividad nos permite evaluar la potencialidad de un

pozo y está representado matemáticamente por:

wf ws p p

q J

−= (1)

El índice de productividad de una zona puede ser difícil de determinar,

por lo tanto el efecto del diseño del sistema de disparo como son la

penetración, fase, densidad, diámetro del agujero, daño del lodo, etc.,

pueden ser evaluados usando la Relación de productividad:

abiertoagujeroen zonamismaladeoducción

baleada yentubada zonaunadeoducción RP

Pr

Pr =


8/32

Los principales factores que afectan la productividad del pozo son:

a.Factores geométricos del baleo.

b.Presión diferencial al momento del baleo.c.Tipo de cañones y cargas.

d.Daño generado por el baleo.

e.Daño causado por el fluido de la perforación.

f.Daño causado por el fluido de la terminación.

Como se puede observar, los cuatro primeros factores que afectan la

productividad pueden ser manipulados durante el diseño del baleo. Por

lo tanto con el análisis de las condiciones del pozo y la selección del

sistema de disparo adecuado, se obtendrá la máxima producción del

pozo.

a.FACTORES GEOMÉTRICOS DEL BALEO

La geometría de los agujeros hechos por las cargas explosivas en la

formación influyen en la Relación de Productividad del pozo y está

definida por los Factores Geométricos. Estos determinan la eficiencia

del flujo en un pozo baleado y son:

• Penetración.

• Densidad de cargas por metro.

• Fase angular entre perforaciones.

• Diámetro del agujero (del baleo).

Otros factores geométricos que pueden ser importantes en casos

especiales son: Penetración parcial, desviación del pozo, echados de la

formación y radio de drenaje.

La Figura 2 ilustra los factores geométricos del sistema de baleo.


9/32

Fase y Patrón de agujeros se ven en las Figuras 3, 4 y 5:


10/32

•Efecto de la Penetración y Densidad de carga en la RP.

Como puede apreciarse en la gráfica de la Figura 6, el efecto de

la penetración y la densidad de cargas es muy pronunciado en

las primeras pulgadas de penetración. Arriba de 6 pulgadas la

tendencia es menor, pero es evidente la importancia de la

penetración para mejorar la relación de productividad.

La densidad de cargas influye también en la relación de

Productividad (RP) observando que para una densidad de 3cargas /m es necesaria una penetración de 16 pulgadas para


11/32

obtener una RP de 1.0 mientras que para una densidad de 13

c/m se necesitan solo 6 pulgadas.

La gráfica supone un pozo sin daño, para el caso mas real de un

pozo con una zona de daño debida al fluido de perforación, la

penetración más allá de la zona de daño es relevante para

mejorar la RP.

• Efecto de la Fase en la RP.

La fase angular entre perforaciones sucesivas es un factor

importante. La Figura 7 muestra una reducción de un 10 – 12 %

en la RP para sistemas de 0ª y 90ª con una misma penetración.

Suponiendo que se use un sistema de 0ª de fase, con una

penetración de 6 pulgadas, se obtiene una RP de 0.9 de la

gráfica, mientras que para un sistema de 90ª se obtiene una RP

de 1.02; esto representa una diferencia del 11 % en la RP.


12/32

b.PRESIÓN DIFERENCIAL AL MOMENTO DEL DISPARO

El modo en que el pozo es terminado ejerce una gran influencia en su

productividad.

Existen dos técnicas que pueden aplicarse durante la ejecución de los

disparos:

• Sobre – balance: Phidrostática Pformación

• Bajo – balance: Phidrostática ∠ Pformación

El objetivo de una terminación sobre-balanceada es fracturar la

formación al momento del baleo, sin embargo si la presión no es

alcanzada después del disparo y antes de que fluya el pozo, se forman

tapones con los residuos de las cargas.


13/32

Después de dejar fluir el pozo, es posible que aún se tenga una

perforación parcialmente taponada y una zona compactada de baja

permeabilidad.

Cuando se tiene una terminación bajo-balanceada, los residuos de las

cargas y la zona comprimida podrían ser expulsados por la acción del

brote de fluido de terminación.

Disparar el pozo con una presión diferencial a favor de la formación esrecomendable para obtener la limpieza de los agujeros. Sin embargo,

usar presiones diferenciales muy altas es inadecuado ya que arriba de

cierto valor no se obtiene ninguna mejora en el proceso de limpiado.

Una presión diferencial excesiva puede provocar arenamiento o aporte

de finos de formación que impedirán el flujo a través de la perforación, o

un colapso de la Cañería de Revestimiento.

Debido a lo antes mencionado, para calcular la presión diferencial a

establecer durante el baleo se deberán considerar los factores

siguientes:


14/32

• Grado de consolidación de la formación.

• Permeabilidad de la formación.

• Fluido en los poros.

•

Presión de colapso en las tuberías y equipo.• Grado de invasión del fluido de perforación.

• Tipo de cemento.

La magnitud de la presión diferencial negativa dependerá básicamente

de dos factores:

• La permeabilidad de la formación.

• El tipo de fluido.

Procedimiento para la estimación de la presión diferencial bajo-

balanceada en arenas:

Para determinar la presión bajo-balanceada que contrarreste el efecto

skin, es importante clasificar la formación en: Consolidad o No-

consolidada. Una forma de lograr esto es mediante el análisis de la

respuesta de los registros de densidad ó sónico en las lutitas limpias

adyacentes a la zona productora.

Una formación consolidada tiene los granos de arena suficientemente

cementados o compactados para permanecer intactos. Estos granos no

fluirán, aún si se tiene un flujo turbulento en los espacios de los poros.

Una arena se consideraConsolidada si se tienen lutitas adyacentes(arriba y/o abajo) compactas con tiempos de tránsito pie seg t /100 µ ≤∆

obtenido de un registro sónico. Si se tiene un registro de densidad, las

arenas se consideran consolidadas si la densidad volumétrica3

/4.2 cm grsb ≥ ρ en las lutitas limpias adyacentes.

Una formaciónNo-consolidadaes una arena pobremente cementada ocompactada de tal manera que los granos pueden fluir al haber

movimiento de fluidos a través de la formación.


15/32

Una arena se consideraNo-consolidada cuando las lutitas adyacentestienen un tiempo de tránsito mayor de 100 pie seg / µ o una densidad

menor a 3/4.2 cm grs .

La razón de usar el tiempo de tránsito de las barreras de lutitas

adyacentes, abajo o arriba, en lugar de la arena misma, es que el tiempo

de tránsito de la lutita está relacionado directamente con su

compactación. El grado de compactación de las lutitas adyacentes

indica la compactación de la arena. Si se usara el tiempo de tránsito dela arena para determinar su compactación, sería necesario hacer

correcciones por tipo de hidrocarburo, densidad de los granos de arena,

porosidad de la zona, saturación de agua, etc., muchos de estos datos

no están disponibles y deben ser supuestos, por lo que es posible tener

un resultado erróneo.

Formación Consolidada.-

Si la formación es consolidada, se deberá encontrar un punto medioentre una presión bajo-balanceada mínima y una máxima:

1. Determinación de la presión bajo-balanceada máxima ( max P ∆ ):Hay dos maneras de encontrar la presión diferencial máxima:

• Ya que la formación está consolidada, el flujo de arena no es

problema por lo que es posible balear con la mayor presión

diferencial que pueda ser soportada por el elemento o accesorio

del pozo que tenga el menor rango de presión: límite de presión de


16/32

colapso del casing o cañería, presión diferencial en el obturador u

otro accesorio.

•

Para el caso de casing o cañería nueva, el límite de presión será

de un 80 % de su presión de colapso para tener un factor deseguridad de un 20 %. Para sartas usadas, el factor de seguridad

deberá ser mayor de acuerdo a sus condiciones. La mayoría de los

obturadores recuperables y herramientas de fondo tienen un

límite seguro de presión diferencial de 5000 psi.

• La resistencia compresiva de formación puede ser usada también

para calcular la max P ∆ . De acuerdo a pruebas hechas en

laboratorio con núcleos de formación, no hay movimiento en la

matríz de formación hasta que el esfuerzo efectivo excede 1.7

veces la resistencia compresiva de la formación. El esfuerzo

efectivo es igual a la presión de sobrecarga menos la presión de

poro. Por lo tanto, la presión de poro mínima es igual a la presión

de sobrecarga menos 1.7 veces la resistencia compresiva. Esto

significa que la presión bajo-balanceada máxima es la presión de

formación menos la presión de poro mínima:

Z σ Pp sob −= σ (2)

Rc Z *7.1σ (3)

Rc Pp sob *7.1min −= σ

minmax Pp Pf P −=∆ (4)

2.Determinación de la presión bajo-balanceada mínima ( min P ∆

): En base a estudios estadísticos se ha llegado a establecer unrango de valores mínimos para yacimientos de arenas, estos

valores se encuentran en la Tabla de la Figura 8. Como se observa

en esta tabla, el valor de P ∆ depende de 2 factores:

• La permeabilidad de la formación.

• El fluido contenido (Aceite o Gas).

Arena con Aceite:

37.0

3500min

K P =∆ (5)


17/32

Arena con Gas:

17.0

2500min

K

P =∆ (6)

3. Determinación del punto medio de presión ( Pmed ∆ ): Una vezdeterminado max P ∆ y min P ∆ en los pasos anteriores, se

determinará el punto medio de presión y la presión diferencial bajo-

balanceada P ∆ de la siguiente manera:

2

minmax P P Pmed

∆+∆=∆ (7)

a) Si los registros indican una invasión somera y/o se usó cemento

con baja pérdida de agua, P ∆ estará entre min P ∆ y el punto

medio.

b) Si los registros indican una invasión de media a profunda y/o se

usó cemento de media a alta pérdida de agua, P ∆ estará entre el

punto medio y max P ∆ .

Si la presión diferencial calculada ( P ∆ ) está fuera de los rangos

mostrados en la Tabla 10, ajustar el valor de la presión al mínimo o

máximo.

Una vez que se obtiene la presión diferencial requerida para efectuar

el disparo, se calcula la presión hidrostática a la profundidad del

intervalo productor al momento del disparo.

−= Pf Ph P ∆ (8)

La densidad requerida para generar la presión hidrostática de la

ecuación (8) es calculada como sigue:

Dv

Phb

*4228.1= ρ (9)

Ver ejemplos 1 y 2 en Apéndice 1.


18/32

La presión hidrostática de una columna de fluido es:

f Dv Ph ρ **4228.1= (10)

En el caso de no contar con el dato de la presión de formación puede

calcularse en base al lodo de perforación usado para controlar la

zona de interés suponiendo:

Phl Pf ≤ (11)

l Dv Phl ρ **4228.1= (12)

En la tabla de la Figura 10 se observa que para zonas de baja

permeabilidad se requieren presiones diferenciales más altas para

forzar a los fluidos a través de los poros. De igual forma, en una zona

de gas debido a que éste tiene una mayor compresibilidad no se

expande tan fácilmente como el petróleo después de ser comprimido

durante la perforación.

Arenas no Consolidadas.-

Las gráficas de las figuras 11 y 12 relacionan la máxima presión

diferencial con el tiempo de tránsito t ∆ o la densidad b ρ de las lutitas

adyacentes para arenas no consolidadas. Si se cuenta con una buena

medida de la resistencia compresiva de la formación, es posible

determinar la max P ∆ para formaciones no-consolidadas, esto es

empleando el mismo procedimiento que se utiliza para arenas

consolidadas, el cual consiste en restar la presión de poro mínima para

generar movimiento de arena, de la presión de la formación.


19/32

Sin embargo, si no se tiene la resistencia compresiva de la formación, el

siguiente procedimiento puede ser empleado.

1. Escoja la max P ∆ .- Presión diferencial máxima en arenas no-

consolidadas con aceite:

t P ∆−=∆ *203600max (psi) (13)

4000*2340max −=∆ b P ρ (psi) (14)

Presión diferencial máxima en arenas no-consolidadas con gas:

t P ∆−=∆ *254750max (psi) (15)

4700*2900max −=∆ b P ρ (psi) (16)

2. Escoja la min P ∆ .- Usando la permeabilidad de la formación,determine la min P ∆ mediante las ecuaciones 5 y 6 para zonas de

petróleo y gas respectivamente.

3.Determine la presión del punto medio.- Siga el mismoprocedimiento establecido para arenas consolidadas.

2

minmax P P Pmed

∆+∆=∆


20/32

Procedimiento para la estimación de la presión diferencial bajo-

balanceada en carbonatos:

Para el caso de formaciones de carbonatos, no se dispone de un estudio

estadístico riguroso ni de experimentos de laboratorio. En algunos

paises como Venezuela, se ha trabajado con rangos de presionesdiferenciales entre 1500 y 3500 psi, sin que se presenten problemas de

derrumbe.

En México se han efectuado trabajos con cañones bajados con tubería

(TCP) con resultados diferentes. La presión diferencial aplicada al

momento del disparo ha variado en general entre 1000 y 5000 psi. Sin

embargo existen casos en los que se han tenido problemas de derrumbe

aplicando presiones muy diferentes (7000 psi en un caso y 1000 psi en

otro)

En ambos pozos la formación disparada era caliza tipo mudstone con

muy baja porosidad. Debido a lo anterior es recomendable realizar un

estudio mñas profundo cuando se determine la max P ∆ aplicable, en

donde la max P ∆ es la diferencia entre la presión de formación y la

presión hidrostática mínima para evitar el derrumbe.

c.TIPO DE CAÑONES Y CARGAS


21/32

Un sistema de disparo consiste de una colección de cargas explosivas,

cordón detonante, estopín y portacartas. Esta es una cadena explosiva

que contiene una serie de componentes de tamaño y sensitividad

diferente y puede ser bajado con cable y/o con tubería.

1. Cañones bajados con cable

El sistema de Disparo Bajado con Cable (DCB) puede usarse antes de

introducir la tubería de producción, o después de introducir la TP,

Figura 13.

La ventaja de efectuar el disparo previo a la bajada de la sarta de

producción es que se pueden emplear cañones de diámetro más grande,

generando un baleo más profundo.

Los componentes explosivos son montados en un portacargas el cual

puede ser un tubo, una lámina o un alambre. Los cañones se clasifican

en:

• Recuperables (no expuestas)

• Semidesechables (expuestas)

• Desechables (expuestas)

Recuperables: En los sistemas recuperables (no expuestas), losresiduos de los explosivos y lámina portadora son recuperados y

prácticamente no queda basura en el pozo. En este sistema no están

expuestos los explosivos a la presión y ambiente del pozo, lo cual lo

hace más adecuado para ambientes hostiles.

Desechables: En los cañones desechables los residuos de las cargas,cordón, estopín y el sistema portador (lámina, alambre, uniones de

cargas) se quedan dentro del pozo dejando una considerable cantidad

de basura. Una ventaja es que al no estar contenidas las cargas dentro

de un tubo, pueden ser de mayor tamaño con lo que se obtiene una

mayor penetración. La principal desventaja es que los componentes

explosivos están expuestos a la presión y fluido del pozo, por lo que,

normalmente, este sistema está limitado por estas condiciones.

Semidesechables:Este sistema es similar al desechable con la ventajade que la cantidad de residuos dejados en el pozo es menor, ya que se

recupera el portacargas.

La Figura 14. ilustra los diferentes sistemas mencionados:


22/32

2. Cañones bajados con tubería

En el sistema de Disparo Bajado con Tubería (DBT), en inglés TCP, el

cañón es bajado al intervalo de interés con tubería de trabajo. A

diferencia de los cañones bajados con cable, en este sistema solo se

utilizan portacargas entubados, además la operación de disparos puede

ser efectuada en una sola corrida, lo cual favorece la técnica de disparos

bajo balance.

El objetivo principal del sistema TCP es crear agujeros profundos ygrandes favoreciendo la productividad del pozo. También este sistema es

recomendado (si las condiciones mecánicas lo permiten) cuando se

dispara en doble cañería de revestimiento, esto con la finalidad de

generar una penetración adecuada del baleo.

d. DAÑO GENERADO POR EL DISPARO

El proceso de baleo de formaciones permeables y porosas con las

cargas moldeadas crea una “película” que se opone al flujo en elagujero. El jet penetra la formación a alta velocidad, desplazando


23/32

radialmente el material de formación, creándose una zona

compactada alrededor del agujero y reduciendo la permeabilidad

original. Para disminuir el efecto peculiar deberá incrementarse la

penetración para librar la zona de daño.

e. DAÑO GENERADO POR EL FLUIDO DE LA PERFORACIÓN

Durante el proceso de perforación del pozo se causa un daño a la

formación debido al lodo de perforación. Este daño se asocia al

taponamiento de los poros alrededor del pozo.

Existe la tendencia de usar lodos que cumplan con el propósito

inmediato de perforar segura y económicamente un pozo, pero no

siempre se piensa en los efectos del fluido sobre la productividad del

pozo.

El enjarre puede resolver el problema de la invasión del filtrado, pero

si no es removido completamente antes de depositar el cemento en elespacio anular, las partículas sólidas pueden ser arrastradas dentro


24/32

del agujero abierto por el jet del disparo, aunque se use un fluido

supuestamente limpio de terminación.

f. DAÑO CAUSADO POR EL FLUIDO DE LA TERMINACIÓN

El fluido de terminación es de primordial importancia para obtener

óptimos resultados. Si existe algún material extraño en el fluido,

puede ser empujado dentro de la perforación por el jet o un pequeño

taponamiento sería el resultado.

El jet de la carga genera gases de alta presión asociadas con la

explosión, hay indicios reales de que el fluido alrededor de la carga

es separado durante el disparo y cuando la burbuja de gas se

contrae al enfriarse, el frente del fluido es lanzado dentro de la

perforación. Momentáneamente se crea una condición de sobre-

balance con fuerzas de impacto y si el fluido no es completamente

limpio, las partículas serán adheridas a las paredes del agujero y

podría haber invasión de extensión limitada.

El daño del pozo, las perforaciones de las cargas, penetración parcial

y la desviación provocan un cambio en la geometría radial del flujo

que afecta la productividad del pozo. El efecto combinado de estos

factores se denomina “Efecto Peculiar” y genera una caída de presión

que afecta la producción del yacimiento.

METODOLOGIA DE SELECCION

a)Planeación.

b)Información necesaria para el diseño del disparo.

c)Selección del sistema óptimo.

a) Planeación

Frecuentemente cuando se piensa en balear un pozo solo se presta

atención al cañón. Sin embargo, para obtener el resultado más

eficiente del disparo, se requiere del diseño y aplicación de un

programa completo de baleo.

Los resultados de las pruebas API pueden servir de base para una

comparación general del desempeño de las cargas, pero esta solo

será válida bajo las mismas condiciones de prueba. Las condiciones

reales en la formación no serán las mismas que existían durante laprueba; las tuberías, fluidos del pozo, tipos de formación y presiones


25/32

pueden ser muy diferentes. Como resultado, el desempeño de una

carga puede variar significativamente del obtenido durante la

prueba.

En general:

o A mayor resistencia a la cadencia menor diámetro de agujero.

o A mayor resistencia compresiva y densidad de los materiales

menor penetración.

o El esfuerzo efectivo (presión de sobrecarga menos la presión de

poro) también afecta la penetración.

Al planear un trabajo de baleos de cañería-formación se debe

considerar:

1.El método de terminación.

2.Las características de la formación.

3.Las tuberías y accesorios del pozo.

4.Las condiciones esperadas del pozo durante el baleo.

Una vez recabada esta información, se deberá escoger dentro de una

gran variedad de sistemas de disparo y técnicas disponibles para

seleccionar el mejor sistema para el caso en particular.

1. Métodos básicos de terminación

• Terminación Natural.

• Terminación con Control de Arena.

• Terminación con estimulación.

El orden de importancia de los factores geométricosdel sistema de

baleos es diferente para cada uno.

Terminación Natural.- En las terminaciones naturales no senecesita estimulación o control de arena. El objetivo es incrementar

larelación de productividad.

El diseñador debe establecer un programa de disparo para remover o

reducir cualquier impedancia al movimiento del fluido del

yacimiento. Estas restricciones pueden existir en la zona comprimida

por el disparo o en la zona dañada durante la perforación. La zona

dañada es una región que rodea la pared del pozo en la cual laformación pudo haber sido alterada durante la perforación. Por


26/32

ejemplo, cuando el fluido de perforación y el agua del cemento

entran en la formación pueden depositar materia sólida, causar

dilatación de la arcilla e inducir precipitación química. Esto reduce el

tamaño efectivo de los poros disponibles para flujo del fluido.

El orden de importancia de los factores geométricos en este tipo de

terminación es:

1.Densidad de cargas.

2.Penetración de la bala o carga.

3.Fase de cargas.

4.Diámetro del agujero baleado.

Terminación con Control de Arena.- El objetivo en las operacionespara control de arena es prevenir que la formación alrededor de la

perforación se deteriore. Si esto ocurre, los materiales resultantes

bloquean el agujero y pueden tapar la tubería de revestimiento y la

tubería de producción.

En formaciones no-consolidadas, puede ocurrir el arenamiento si

hay una caída sustancial de presión entre la formación y el pozo. Ya

que esta caída es inversamente proporcional a la sección transversal

del agujero hecho por la carga, la probabilidad de arenamiento

puede reducirse aumentando el área perforada o baleada total. Entre

más grande sean la densidad de cargas y el diámetro del hoyo, mayor

será el área baleada.

Por lo anterior, el orden de importancia de los factores geométricos

en este caso es:



3.Fase de cargas.4.Penetración de la bala o carga.

Terminación con Estimulación: Las operaciones de estimulaciónincluyen acidificación y fracturamiento hidráulico. El objetivo es

incrementar el tamaño y número de caminos por los que el fluido

puede moverse de la formación al pozo. Ambas operaciones requieren

de la inyección a la formación de grandes volúmenes de fluidos a

altas presiones.


27/32

En las formaciones que requieren estimulación, el diámetro y

distribución de los agujeros son importantes. El diseñador debe

seleccionar diámetros y densidades para controlar la caída de

presión a través de las perforaciones para reducir la demanda del

equipo de bombeo.

Una buena distribución vertical de los agujeros es necesaria para

mejorar la extensión vertical del tratamiento. Generalmente una

densidad de 13 cargas por metro es suficiente. La distribución radial

de los agujeros puede también puede también tener un rol

importante en la efectividad del tratamiento. En operaciones de

fracturamiento, por ejemplo, si se usa una fase 90ª en lugar de 0ª, es

más probable que los agujeros se alinien con la orientación de las

fracturas naturales, proporcionando una trayectoria más directa

para que el fluido de fracturamiento entre en la formación.

El orden de importancia para este tipo de terminación es:

1.Fase de cargas.




En caso de tener la formación fracturada naturalmente, se deberáconsiderar un sistema que aumente la probabilidad de interceptar

fracturas, por lo que el orden de los factores cambia de la siguiente

manera:


2.Fase de cargas.



2. Características de la formación

Las características de la formación y los objetivos de la terminación

determinan la jerarquía de los factores geométricos del sistema de

baleo. Las condiciones del pozo, por otro lado, determinan

usualmente el tamaño y tipo de cañón que puede usarse y pueden

afectar también el éxito de la operación de baleo.

Las siguientes Tablas muestran un resumen de la jerarquización delos factores geométricos.


28/32

Consideraciones en formaciones heterogéneas:El diseño efectivode baleo considera las heterogeneidades comunes de la formación.

La Tabla de la Figura 15 muestra la jerarquía delos factores

geométricos del sistema de baleo en función de las heterogeneidades

de la formación. La Figura 16 muestra las heterogeneidades.


29/32

La mayoría de las formaciones son anisotrópicas, es decir su K

vertical es menor que su K horizontal. Esto afecta la relación de

productividad. Una manera efectiva de contrarrestar los efectos

adversos de la anisotropía es incrementando la densidad de los

baleos.

Laminaciones de arcillas: Si se tienen laminaciones de arcillas, es

importante obtener la mayor densidad de cargas por metro paraaumentar la probabilidad de perforar las formaciones productoras

intercaladas.

Fracturas naturales: Muchos yacimientos tienen uno o másconjuntos de fracturas naturales que proveen de una alta

permeabilidad aunque la permeabilidad de la matriz sea baja. La

productividad del intervalo disparado depende de la comunicación

hidráulica entre las perforaciones y la red de fracturas.

b)Información necesaria para el diseño del disparo

Los siguientes datos deberán ser considerados para obtener un buen

diseño de disparos:

Datos de la formación:

• Litología.

• Permeabilidad.

•

Porosidad.• Densidad.


30/32

• Intervalo a balear.

Fluidos esperados y presiones:

• Petróleo, gas, H2S, etc.

•

Presión de formación, sobrecarga de poro,resistencia compresiva.

Condiciones del pozo:

• Desviaciones.

• Lodo de perforación.

• Diámetro de trépano.

• Temperatura de fondo.

Estado Mecánico:• Tuberías de revestimiento.

• Cementación.

• Datos de la sarta de tubería.

Método de Terminación:

• Natural.

• Control de arena.

• Estimulación/Fracturamiento.

c)Selección del sistema óptimo

A continuación se propone un procedimiento para la selección del

sistema de baleo en base a las características del pozo y sus

accesorios tubulares. El procedimiento puede ser dividido en cuatro

etapas:

I. Selección del diámetro máximo del cañón y el tipo de sistema

(Recuperable entubado, desechable ó semidesechable).

II. Jerarquización de los factores geométricos del cañón.

III. Determinación de los factores geométricos en función de la

productividad.

IV. Determinación de la presión diferencial previa al disparo.

6. SOFTWARE DE DISEÑO


31/32

Para diseñar las terminaciones con baleos se pueden usar programas

tales como el WEM (Well Evaluation Model) a través del cual es posible

calcular el desempeño de las cargas en el fondo, cálculos del flujo

(análisis nodal), análisis de sensitividad, con el que se pueden

determinar de manera rápida diferentes curvas de IPR (InflowPerformance Relationship) cambiando uno o varios parámetros, etc.,

todo esto tomando en cuenta todos los parámetros que intervienen en

un diseño, (datos de formación, tipo de terminación, estado mecánico

del pozo, presiones, tipos de cargas, etc.).

Dichos cálculos requieren la aplicación de un gran número de

ecuaciones complejas que de resolverse de manera manual ocuparían

un consumo de tiempo considerable.

IMPORTANTE

En la actualidad la tecnología en el diseño de disparos está cambiando

de manera rápida debido a nuevos avances como resultado de

investigaciones y pruebas de laboratorio. Sólo para dar un ejemplo, las

presiones de rebalance calculadas a partir de las investigaciones de

BEHRMANN L. (1995) difieren significativamente con las calculadas por

KING, (son más altas) de tal manera que los conceptos aquí descritos

deberán tomarse con la reserva necesaria.

Por otra parte no es posible analizar de manera particular todos los

casos posibles de variables en una terminación con baleos, por lo que el

diseñador deberá utilizar su criterio para un caso en especial.

SEGURIDAD EN EL POZO

Para efectuar un trabajo de baleo en el pozo, hay que verificar que en el

pozo tenga el sistema de seguridad o BOP, además el pozo debe estar

lleno de fluido de terminación, para controlar la presión de yacimientoque pueda manifestarse de inmediato en boca de pozo, para evitar o

prevenir cualquier descontrol probable.

SEGURIDAD EN LA LOCACION

La seguridad es un aspecto extremadamente importante en operaciones

de baleos. Se han considerado con el diseño y fabricación de los equipos

de baleo todos los factores de seguridad posible, a fin de que el

manipuleo de los explosivos en el campo sea una operación segura. Enla locación, todo el personal incluidas las cuadrillas de perforación,


32/32

estarán alertados de la presencia de explosivos y conocerán los

procedimientos adecuados durante las operaciones de baleo.

Una empresa de servicios con experiencia debe ser la encargada de

operar el equipo de baleos.

Los explosivos pueden ser detonados por calor, generado por llama,

chispa, fricción, corriente eléctrica ó reacción química, y por lo tanto

deberán estar aislados de estas paredes de iniciación. Esto incluye

motores, calefactores y substancias químicas que puedan reaccionar

con las cargas y producir calor.

Se recomienda no permanecer cerca de la zona donde se encuentran los

cañones de baleo ni manipularlos, a menos que sea absolutamente

necesario. El equipo de baleo se mantendrá alejado de cables eléctricos

y generadores, y no deberán realizarse transmisiones desde móviles

(radio ó teléfonos) dentro de un radio de 75 m. de las operaciones de

baleos.

Todo equipo de baleo deberá tener su correspondiente puesta a tierra.

Además, no se realizarán operaciones de baleo durante tormentas

eléctricas, de polvo y rayos. Debe prestarse suma atención a todo el

equipo eléctrico (rotadores superiores (top drive), motores eléctricos,

etc.) en la zona del equipo. Una carga eléctrica estática podría disparar

accidentalmente los cañones.

Cualquier consulta referida a seguridad será dirigida de inmediato al

ingeniero a cargo de las operaciones de baleo.

Documents

Operaciones de Baleos